生物法改性甘蔗渣制备Cr(Ⅵ)吸附材料的研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:coastllee
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
六价铬离子Cr(Ⅵ)作为广泛存在于环境中毒性较大的重金属离子,严重危害人类健康,吸附法是治理Cr(Ⅵ)污染的有效方法之一,寻找一种廉价高效吸附剂是发展吸附法治理Cr(Ⅵ)污染的关键所在。甘蔗渣作为榨糖企业的主要副产物,具有廉价易得、可循环、可再生的特点,主要成分包括纤维素、半纤维素和木质素等,是一种天然的制备重金属生物吸附材料的良好原料。目前大多通过物理化学改性方法来增加甘蔗渣的吸附性能,存在耗能高、操作繁琐以及试剂污染较大等问题。
  为了降低成本,减少吸附材料制备过程中的污染和能耗,本研究基于甘蔗渣的组成成分分析结果,利用微生物处理对甘蔗渣进行生物方法改性,制备生物改性甘蔗渣(Bio-modified Sugarcane Bagasse,BMSCB)吸附Cr(Ⅵ)材料。首先,通过对比不同菌种的处理效果,分析微生物处理时长与处理获得的改性材料Cr(Ⅵ)去除率之间的关系,确定甘蔗渣生物改性的方法;其次,通过对改性后的甘蔗渣组成成分分析和结构表征探讨甘蔗渣生物改性机理;然后,通过研究影响BMSCB吸附溶液中Cr(Ⅵ)的因素,确定最适吸附条件;最后,通过静态吸附数据与吸附等温线和吸附动力学曲线的拟合分析,研究BMSCB对水中Cr(Ⅵ)的吸附机理。取得的主要研究结果如下:
  (1)研究建立了甘蔗渣生物改性方法。比较研究发现,采用胡萝卜软腐果胶杆菌(Pectobacterium carotovorum)HG-49和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)HR-5对甘蔗渣在37℃下进行混合菌种发酵处理24小时,处理后得到的生物改性甘蔗渣对溶液中Cr(Ⅵ)的去除率提高了28.53%。SEM、XRD、FTIR、BET分析结果表明,经微生物及其分泌的果胶酶、半纤维素酶等的降解处理改性后甘蔗渣表面变得平整光滑,纤维更为疏松,具有更多的活性基团,更大的比表面积和更多的孔状结构,更有利于对Cr(Ⅵ)的吸附。
  (2)研究确定了生物改性甘蔗渣吸附Cr(Ⅵ)的最适条件。影响因素实验结果表明,常温(25℃)下,在Cr(Ⅵ)含量为50mg/L的体系中,最适吸附剂投加量为2.8g/L;最优吸附处理时间为210min;在低pH下具有良好的去除率,对于pH约为2-3的电镀废水处理具有实际意义;其他共存离子的存在不会影响Cr(Ⅵ)的吸附效果。在优化的吸附条件下,BMSCB对溶液中浓度为50mg/L的Cr(Ⅵ)的去除率最高可达92.64%。
  (3)通过吸附动力学及吸附热力学曲线拟合,分析了BMSCB吸附Cr(Ⅵ)的机理。结果显示,BMSCB对溶液中Cr(Ⅵ)的静态吸附过程符合拟二级动力学模型,表明BMSCB对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附过程是以化学吸附为主导、多种吸附方式并存的混合吸附过程;BMSCB对溶液中Cr(Ⅵ)的静态吸附过程还符合颗粒内扩散动力学模型,表明吸附速率由BMSCB表面膜扩散及其孔径内扩散两方面因素共同控制;结果还显示,BMSCB对溶液中Cr(Ⅵ)的静态吸附过程符合Langmuir等温线模型,表明该吸附过程为吸热的可自发进行的单层吸附,依据该模型计算,在常温(25℃)下,最大吸附量可达19.80mg/g。
  综上,以甘蔗渣为原料进行生物改性制备的BMSCB对Cr(VI)显示出良好的吸附效果。相比化学改性和高温碳化改性等方法,生物改性过程较为温和,对环境不会造成二次污染。因此,BMSCB是一种绿色廉价吸附材料,在含Cr(VI)废水治理方面具有良好的应用前景,同时也为其他农业废弃物生物改性制备重金属离子吸附材料提供了借鉴。
其他文献
目的:IL-37是一种具有抗炎以及调节免疫作用的细胞因子,现有的研究发现在子宫内膜异位症患者中IL-37的表达增加。本研究将通过动物实验以及体外实验来探究IL-37异构体中目前被研究最多的IL-37b在子宫内膜异位病灶早期形成和生长中的作用。  方法:(1)使用腹腔注射子宫碎片的方法来构建子宫内膜异位症小鼠模型,在造模后第1、3、5以及7天,将小鼠脱颈处死,观察腹腔中是否存在未黏附的子宫组织块来确
能神经元和谷氨酸能神经元。CB1受体介导的vlPAG区域GABA能和谷氨酸能神经元参与电针镇痛的机制如何?我们还缺乏直接的实验证据,尤其是能够靶向特定脑区特异细胞类型的在体动物实验研究还鲜有报道。  同时,与电针镇痛密切相关的痛觉下行抑制系统,主要由三个在机能上密切相关的结构,即PAG、包括中缝大核在内的延髓吻端腹内侧区(rostral ventromedial medulla,RVM)和脊髓/延
以石油基副产物十三烷(C13)为底物,利用微生物转化可以合成用途广泛的十三碳二元酸(DCA13)精细化学品。C13的吸收过程是实现DCA13生物合成的关键环节,但目前研究主要集中在催化氧化过程,对于C13吸收及其后续界面催化关注较少。因此从C13的吸收利用角度研究DCA13生物合成有助于进一步提高其转化效率。微生物对C13的吸收过程中表面活性剂发挥着至关重要的作用。生物表面活性剂不仅具有优良的表界
霍乱弧菌是革兰氏阴性病原菌,引发烈性肠道传染性疾病霍乱,临床耐药性强,至今仍威胁人类的生命健康。多重耐药(MarR)家族蛋白作为转录调控因子,涉及细菌耐药性产生、氧化压力应答、毒力因子激活和芳香族化合物分解代谢等生命过程。霍乱弧菌中MarR样蛋白生理功能及其耐药性分子调控机制的研究,为霍乱及其它传染性疾病防治奠定基础。  本文基于MarRHTH结构模体,检索发现霍乱弧菌参考基因组N16961中存在
学位
罗汉果是中国首批批准的药食两用材料之一,工业上用来提取罗汉果甜苷,产生的残渣被废弃和低值化利用造成资源浪费,因此探究罗汉果残渣的高值化生物技术十分重要。食药用菌具有独特的木质纤维素降解酶系,对多种木质纤维素具有高效的降解与转化能力。那么食药用菌能否对罗汉果残渣进行活性物质转化,并且促进肠道健康?相关研究甚少。基于此,本课题以具有良好木质纤维素转化潜力的食药用菌对罗汉果残渣进行生物转化,从抗肿瘤活性
膀胱癌是人类泌尿系统最常见的恶性肿瘤之一。近年来,膀胱癌的发病率和死亡率呈现上升趋势,严重威胁人类生存与健康。传统治疗膀胱癌的方法,例如膀胱切除术、化学疗法、放射疗法和免疫疗法等虽有显著地治疗效果,但高复发、远迁移以及毒副作用,仍然极大影响病人生存率和生活质量。因此,探索新型抗击膀胱癌方案显得愈发重要。PPM-18(NQN1)是一种新型的组蛋白去乙酰化酶抑制剂,结构上看具有萘醌环,在体外具有杀伤白
学位
核糖体蛋白是一种十分普遍的与RNA结合的蛋白质,核糖体蛋白不仅可以与rRNA结合参与蛋白质的合成,同时还通过核糖体以外的功能参与调控细胞增殖和细胞凋亡。当核糖体蛋白的表达出现问题时,会导致类似于贫血,发育不良与癌症等比较严重的疾病。  再生性障碍贫血(Diamond-Blackfan Anemia,DBA)是最早发现的与核糖体蛋白相关的疾病。DBA是一种非常罕见的骨髓异常综合征,具体特征表现为血液
MRI具有空间分辨率高和完全无创性的特点,脑疾病的临床诊断常需借助MRI来判读。临床MRI检查病例约40%需使用造影剂。常用的钆剂有价格昂贵、给药剂量大等缺点,SPIONs作为新兴MRI造影剂,在理论研究和临床方面均比钆剂优越,对脑软组织有更高的成像分辨率。血脑屏障的存在阻碍了脑疾病的诊断与治疗,而椎管给药可以绕过血脑屏障。目前有关鞘内埋管技术和SPIONs的椎管给药运用于脑MRI的研究较少。因此
肝癌是全球范围内发病率和致死率最高的恶性肿瘤之一,如何有效治疗肝癌仍然是世界性难题。近年来,免疫治疗广泛应用于恶性肿瘤治疗,并取得良好的效果。其中,以树突状细胞(Dendritic cells,DCs)为基础的肿瘤疫苗通过激活特异性抗肿瘤免疫反应,抑制肿瘤生长,在肿瘤治疗中得到了广泛应用。然而,DC细胞体外培养成本高、难以长期保存等特点限制了其进一步应用。DC细胞来源微颗粒(Dendritic c
学位
光敏色素互作因子(Phytochrome interacting factors,PIFs)是bHLH(basic helix-loop-helix)转录因子家族成员,参与植物种子的萌发、暗形态建成和植物衰老等多个生物学过程,是植物生长发育过程中的重要调控因子。多年来,关于PIFs的研究主要集中在模式植物拟南芥中,而在其他植物特别是作物中的相关研究则鲜有报道。小麦是世界上非常重要的粮食作物,本研究
学位